Комбинированный смеситель - RU2491984C2
Код документа: RU2491984C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к смесителю для обработки одной или более текучих сред и, при желании, одной или более твердых сред, содержащему резервуар с одним или более заливными отверстиями и сливным отверстием, выполненным в нижней части резервуара, и смесительный узел, выполненный в нижней части резервуара и содержащий ротор, впуск, выпуск и клапанное устройство с корпусом, впуском и первым и вторым выпусками, причем указанный впуск сообщается с выпуском смесительного узла, первый выпуск сообщается со сливным отверстием резервуара, а второй выпуск сообщается с впуском резервуара.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В пищевой и фармацевтической отраслях промышленности смесители широко используются для смешивания, прежде всего, текучих сред, к которым могут быть добавлены одна или более твердых сред. В применяемых смесителях обычно используются два различных основных принципа: порционное смешивание и поточное смешивание.
Порционные смесители содержат резервуар, в котором выполнены узлы, предназначенные для смешивания сред в указанном резервуаре. Среда циркулирует в резервуаре. Когда среда в резервуаре достигает необходимого состояния, резервуар необходимо опорожнить. В некоторых случаях это выполняется путем наклона всего резервуара и выливанием из него через верх смешанной среды в подходящую емкость. В других случаях резервуар имеет сливное отверстие, расположенное в нижней части, так что отсутствует необходимость в наклоне резервуара. Это является особенно предпочтительным в случае больших резервуаров. При высоковязких средах опорожнение резервуара происходит очень медленно, если при этом используется только воздействие силы тяжести на среду. Следовательно, необходимо устанавливать специальные средства, обеспечивающие достижение более быстрого опорожнения резервуара. Например, верхняя часть резервуара может быть снабжена герметичной крышкой и к ней может подаваться сжатый воздух для вытеснения среды, однако для этого необходимо, чтобы подача сжатого воздуха выполнялась с помощью устройства, предназначенного для очистки сжатого воздуха в случае использования смесителя для продуктов питания, медикаментов или других сред, которые не выдерживают загрязнения неочищенным воздухом. Вместо этого для откачивания среды к сливному отверстию может быть присоединен насос. Данный насос должен быть самозаливающимся насосом или нагнетательным насосом, расположенным ниже уровня выпуска резервуара.
Порционное смешивание обычно применяется при смешивании сред, к которым добавляется большое количество сухого вещества, высоковязких сред, клейких сред и сред, которые необходимо смешать на короткое время, например, эмульсий.
Поточный смеситель также содержит резервуар, в котором могут быть выполнены узлы, предназначенные для смешивания сред в указанном резервуаре. В нижней части резервуара выполнен сливное отверстие, которое обычно перекрыто. Сливное отверстие соединено с трубой, расположенной между резервуаром и перекрытием сливного отверстия и открывающейся в резервуар через заливное отверстие в верхней части резервуара. Таким образом, среда циркулирует за пределами резервуара. Смесительный узел, помещенный в резервуар, или насос, расположенный вне резервуара, может обеспечивать требуемое нагнетательное воздействие для поддержания циркуляции среды. Резервуар опорожняется при достижении достаточной степени смешивания сред. Это выполняется путем перекрытия соединения между сливным отверстием и заливным отверстием резервуара с одновременным удалением перекрытия на сливном отверстии резервуара. Для быстрого опорожнения резервуара может использоваться указанный смесительный узел или насос, расположенный вне резервуара.
Поточное смешивание обычно находит применение при смешивании сред, к которым добавлено небольшое количество сухого вещества или вообще не добавлено сухое вещество, вязких сред или сред, которые необходимо смешать на длительное время.
В определенных процессах желательно обеспечить возможность комбинирования порционного смешивания и поточного смешивания. Такой смеситель известен из международного патента №2006/131800, в котором описан смеситель со смесительным узлом, расположенным в нижней части резервуара. Некоторая часть среды циркулирует внутри резервуара, тогда как другая часть одновременно выводится из сливного отверстия через трубу, которая присоединена к заливному отверстию в резервуаре, что обеспечивает смешивание среды. Соотношение между частью среды, циркулирующей в резервуаре, и частью среды, циркулирующей по трубе за пределами резервуара, является фиксированным. Указанное соотношение устанавливается исходя из свойств сред, которые необходимо смешать, и определяет габариты смесителя. Недостаток заключается в том, что даже в наилучшем случае, если это вообще возможно, данное решение связано с полной переборкой смесителя при необходимости обработки другой среды. Такой тип смесителя не может работать только как порционный смеситель или только как поточный смеситель, а может работать исключительно в качестве смесителя, сочетающего в себе эти два типа.
В различных обрабатывающих отраслях промышленности, в которых применяются смесители, существует необходимость в возможности реконфигурации производственных установок таким образом, чтобы имелась возможность обработки различных сред. Кроме того, является предпочтительным выполнение переключения между порционным и поточным смешиваниями во время одного и того же технологического процесса. Это повышает универсальность в отношении сред, которые могут быть обработаны, и, следовательно, в отношении продукции, которая может быть произведена. Также является предпочтительным комбинирование указанных двух принципов обработки в одной установке для обрабатывающих отраслей, в которых используются как поточные, так и порционные смесители, поскольку это позволяет снизить производственные издержки благодаря сведению к минимуму количества смесителей.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью данного изобретения является создание смесителя для смешивания одной или более текучих сред и, при желании, одной или более твердых сред, в котором смешивание сред может выполняться исключительно путем порционного смешивания в резервуаре, причем конструкция смесителя обеспечивает возможность его быстрой реконфигурации для выгрузки среды через сливное отверстие резервуара, так что имеется возможность использования насосного действия смесительного узла во время опорожнения резервуара и/или возможность работы указанного смесителя в качестве поточного смесителя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с данным изобретением указанная цель достигается с помощью смесителя, тип которого определен во введении и который отличается тем, что ротор смесительного узла содержит ряд распределенных по окружности лопаток рабочего колеса, предназначенных для обеспечения прохождения потока среды через смесительный узел.
Указанный смесительный узел предпочтительно размещен в центральном положении в цилиндрическом резервуаре, при этом ось вращения ротора коаксиальна центральной оси резервуара.
В особенно предпочтительном варианте ротор выполнен в виде кругового диска с рядом лопаток рабочего колеса, расположенными на верхней стороне диска и взаимодействующими со смежными отверстиями в нем, в результате чего среда продавливается через указанные отверстия под действием вращающихся лопаток.
На нижней стороне диска также выполнен ряд лопаток рабочего колеса.
Указанные лопатки на верхней стороне ротора выполнены так, что они создают осевой поток среды, в то время как лопатки на нижней стороне выполнены так, что они создают радиальный поток среды. Таким образом, среда всасывается в смесительный узел из его верхней части в центр резервуара с обеспечением ее выведения из указанного узла в его нижней части, при этом поток проходит радиально от центра резервуара.
Как вариант, ротор может представлять собой насосное колесо, конструкция которого известна из конструкции, среди прочего, центробежных насосов, в которых лопатки рабочего колеса имеют изогнутую форму и расположены только на одной стороне диска, не имеющего отверстий.
Размер отверстий и/или пазов в перфорированном кольце выбирается таким образом, что он обеспечивает требуемую степень гомогенизации. При продавливании среды через указанное кольцо она измельчается частично благодаря размеру отверстий/пазов, а частично благодаря тому, что лопатки рабочего колеса разрушают более крупные частицы, сталкивая их с кольцом и разрезая на фрагменты при прохождении частиц через кольцо.
При нахождении клапанного устройства в первом крайнем положении ротор создает поток в резервуаре, при этом среда выводится из смесительного узла в нижней части резервуара и проходит от центра вдоль нижней части резервуара по направлению к его боковым сторонам. Среда проходит вдоль указанных сторон к верхней части резервуара, где течет в направлении внутрь к центру для обеспечения ее всасывания в верхнюю часть смесительного узла.
При нахождении клапанного устройства во втором крайнем положении среда выводится из сливного отверстия в нижней части резервуара. В варианте выполнения, в котором имеется соединение между сливным отверстием резервуара и заливным отверстием в верхней части резервуара, среда проводится обратно к резервуару, где течет в направлении внутрь к центру для обеспечения ее всасывания в верхнюю часть смесительного узла. При отсутствии соединения с заливным отверстием резервуара среда выводится из резервуара, в результате чего происходит его опорожнение.
Смесительный узел содержит перфорированное цилиндрическое кольцо, имеющее проходы в виде отверстий и/или пазов для обработки определенных продуктов, в которых, например, сухое вещество содержит крупные частицы, которые необходимо лучше распределить в текучей среде, при этом требуется обеспечить возможность измельчения этих частиц с помощью так называемого процесса гомогенизации.
Перфорированное кольцо обычно расположено между выпуском смесительного узла и впуском клапанного устройства. Перфорированное кольцо выполнено таким образом, что оно окружает выпуск из смесительного узла, так что вся среда вынуждена пройти через указанное кольцо. Расположение перфорированного кольца между выпуском смесительного узла и впуском клапанного устройства означает, что гомогенизация жидкости происходит независимо от того, работает ли смеситель как порционный смеситель или как поточный смеситель.
Благодаря созданию смесителя с клапанным устройством вышеописанного типа становится возможным проведение среды непосредственно обратно в резервуар после ее прохождения через смесительный узел или выведение среды наружу через сливное отверстие резервуара. Затем, в зависимости от формы наружных соединений, указанная среда может быть проведена обратно в резервуар, или выведена из него для возможной дополнительной обработки в производственной установке, или проведена к более крупному накопительному резервуару. В первом случае смеситель действует исключительно как порционные смеситель, а во втором случае имеется возможность опорожнения резервуара или использования смесителя в качестве поточного смесителя. В последнем случае имеется возможность обработки объема, превышающего объем смесителя.
Поскольку для опорожнения резервуара может использоваться насосное действие смесителя, то отсутствует необходимость в присоединении насоса или в подаче сжатого воздуха для обеспечения опорожнения резервуара, как в случае известных порционных смесителей.
В случае целесообразности также имеется возможность подключения соединения для сжатого воздуха или насоса для повышения скорости опорожнения резервуара. Для заливки насоса может использоваться смесительный узел, так что отпадает необходимость в выборе насоса самозаливающегося типа, что является желательным, поскольку такие насосы часто являются более сложными и, следовательно, более дорогостоящими по сравнению с не самозаливающимися насосами.
В случае обработки продуктов, которые должны быть стерильными, или в случае наличия особых санитарно-гигиенических требований предпочтительно ограничить количество переключений между различными производственными установками. Смеситель с клапанным устройством в соответствии с изобретением является особенно предпочтительным в этом отношении, поскольку он может работать как в качестве порционного смесителя, так и в качестве поточного смесителя. Опорожнение резервуара может происходить в стерильных условиях, поскольку может использоваться насосное действие смесительного узла без необходимости подключения дополнительного средства для подачи сжатого воздуха. При этом исключается опасность попадания загрязнения из средства подачи сжатого воздуха.
Кроме того, предложенный смеситель обеспечивает возможность снижения капитальных затрат, так как один и тот же смеситель может работать как в качестве порционного смесителя, так и в качестве поточного смесителя.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что впуск клапанного устройства совпадает с выпуском смесительного узла, причем первый выпуск клапанного устройства совпадает со сливным отверстием резервуара, а второй выпуск клапанного устройства открывается непосредственно в резервуар.
Это является особенно предпочтительным, так как в результате исключаются компоненты, которые, в противном случае, необходимы для установления соединения соответственно между различными впусками и выпусками. Обычно выпуск смесительного узла представляет собой цилиндрическое отверстие, окружающее ротор. Сливное отверстие резервуара обычно является цилиндрическим отверстием, расположенным в нижней части резервуара и имеющим ответвление, которое может быть соединено с трубой, присоединенной к заливному отверстию в верхней части резервуара или к производственной установке для дальнейшей обработки продукции. Стенки клапанного устройства могут быть выполнены путем комбинации стенок и нижней части резервуара в сочетании с корпусом клапана. Таким образом, форма выпуска клапанного устройства определена сочетанием указанных элементов.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что корпус клапана расположен вокруг оси вращения ротора коаксиально с ней.
Преимущество этого заключается в том, что элементы могут быть установлены в клапанном узле в виде вращающихся корпусов/вращающихся поверхностей простым с технической точки зрения способом.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что корпус клапана имеет первое крайнее положение, в котором он перекрывает первый выпуск, и второе крайнее положение, в котором он перекрывает второй выпуск, причем корпус клапана соединен с удерживающим средством, так что он может удерживаться в произвольном положении, которое находится между указанными двумя крайними положениями и в котором корпус клапана частично перекрывает соответственно первый и второй выпуски.
При первом крайнем положении корпуса клапана, в котором он перекрывает первый выпуск, сообщающийся со сливным отверстием резервуара или совпадающий с ним, среда циркулирует в резервуаре и, следовательно, смешивается с добавленной средой. При достижении требуемого состояния смешивания сред корпус клапана может быть перемещен в его второе крайнее положение, в результате чего происходит перекрытие выпуска резервуара и выведение среды из резервуара через сливное отверстие.
При этом для опорожнения резервуара используется насосное действие ротора. Если корпус клапана удерживается в положении между двумя крайними положениями, то часть среды циркулирует в резервуаре, в то время как другая часть выводится из резервуара. Соотношение между частью среды, циркулирующей в резервуаре, и частью, выводимой из резервуара, может произвольно изменяться в диапазоне от 0/100 до 100/0.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что перемещение корпуса клапана выбирается из осевого, радиального или вращательного перемещения либо комбинации радиального, вращательного и осевого перемещения относительно оси вращения ротора.
В зависимости от того, что является практически выполнимым для отдельного применения, могут быть выбраны различные способы перемещения корпуса клапана между крайними положениями. В особенно предпочтительном варианте выполнения используется осевое поступательное перемещение указанного корпуса. При этом используются линейные приводы, которые содержат установленные в резервуаре стойки и присоединены к корпусу клапана.
Радиальное поступательное перемещение корпуса клапана находит применение, например, в случаях, когда необходимо расположить приводы горизонтально вследствие ограниченных пространственных условий под резервуаром.
Вращательное перемещение может использоваться в случае, когда необходимо привести корпус клапана в действие с помощью вращательного привода, например, электродвигателя.
Сочетание вышеуказанных направлений перемещения обеспечивается в случае выполнения кольцевого корпуса клапана с винтовой резьбой, которая взаимодействует с сопряженной резьбовой частью в резервуаре или смесительном узле. Это может быть предпочтительно при необходимости высокой точности перемещения, а также удерживания корпуса клапана.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что между первым выпуском клапанного устройства и по меньшей мере одним из заливных отверстий резервуара выполнено соединение.
Это является особенно предпочтительным, поскольку при этом смеситель может работать в качестве поточного смесителя. В результате имеется возможность обработки среды с низкой вязкостью в том же смесителе, который применяется также для высоковязкой среды, так что указанный смеситель может использоваться как для порционного смешивания, так и для поточного смешивания. Специальное клапанное устройство также обеспечивает возможность быстрого переключения между двумя типами смесителей.
Кроме того, реконфигурация смесителя может происходить во время работы, так что, например, появляется возможность обработки среды, имеющей сначала низкую вязкость, а затем приобретающую высокую вязкость, в одном и том же резервуаре без прерывания работы.
Сначала смеситель работает в качестве поточного смесителя при нахождении корпуса клапана во втором крайнем положении. Среда циркулирует через соединение, выполненное между первым выпуском клапанного устройства и по меньшей мере одним из заливных отверстий резервуара. Сливное отверстие, расположенное после указанного соединения, перекрыто. Когда среда достигает состояния, для которого больше подходит порционное смешивание, корпус клапана перемещается в первое крайнее положение, при этом смеситель начинает работать как порционный смеситель, например, смешивая фруктовый сок и загуститель с образованием джема или желе.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что соединение между первым выпуском клапанного устройства и по меньшей мере одним из заливных отверстий резервуара содержит клапан.
Это обеспечивает возможность перекрытия соединения между сливным и заливным отверстиями резервуара. Если в это же время клапанное устройство в резервуаре установлено в положении, при котором соединение со сливным отверстием полностью открыто, то среда вытекает из резервуара без рециркуляции через вышеупомянутое соединение с резервуаром, который при этом опорожняется.
Клапанное устройство также может быть установлено в положение между двумя крайними положениями, так что соединения со сливным отверстием и с впуском резервуара оба частично открыты. Смеситель продолжает смешивать среду, и одновременно происходит его опорожнение, что является предпочтительным в случае сред, которые становятся твердыми при прекращении смешивания. При опорожнении резервуара смеситель частично действует в качестве порционного смесителя.
В альтернативном варианте выполнения клапан в соединении между сливным и заливным отверстиями резервуара выбран таким образом, что имеется возможность его плавной регулировки от положения, в котором он полностью закрыт, к положению, в котором он полностью открыт.
Если в то же время клапанное устройство в резервуаре установлено в положение, в котором соединение со сливным отверстием полностью открыто, то среда выходит из резервуара одновременно с рециркуляцией части среды по соединению между сливным и заливным отверстиями, при этом происходит одновременное опорожнение резервуара. При опорожнении резервуара смеситель частично действует в качестве поточного смесителя.
В соответствии с другим вариантом выполнения предложенный смеситель отличается тем, что перфорированное кольцо, при желании, является неподвижным или соединено с перемещающим средством, так что оно может перемещаться между первым положением, в котором оно полностью окружает выпуск ротора, и вторым положением, в котором оно не окружает выпуск ротора, причем перфорированное кольцо может удерживаться в произвольном положении, которое находится между указанными двумя положениями и в котором указанное кольцо может частично окружать выпуск ротора.
Это особенно предпочтительно в случае обработки продуктов, при которой сначала смешиваются среды, которые должны быть гомогенными, а впоследствии имеется необходимость в добавлении сухого вещества, не требующего измельчения.
Перфорированное кольцо устанавливается в первое положение, так что через него проходит вся среда. Затем перфорированное кольцо перемещается во второе положение, так что среда не проходит через него, после чего добавляется сухое вещество, не требующее измельчения. Примерами таких областей применения могут быть производство мороженного, содержащего целые ягоды, и изготовление супов, содержащих кусочки овощей и мяса.
Кроме того, может иметься необходимость возможности установки перфорированного кольца в положение, в котором оно лишь частично покрывает выпуск смесительного узла. При этом достигается частичное измельчение добавленного сухого вещества. Это используется в случае изготовления компота, фруктового желе и джема, в которых фрукты добавляются в целом виде, а затем измельчаются в смесителе путем частичного пропускания некоторых плодов через перфорированное кольцо и пропускания остальных плодов за его пределами.
Использование смесителя не ограничено применением в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности. Указанный смеситель может использоваться во всех отраслях промышленности, где имеется необходимость смешивания одной или более текучих сред, к которым при желании могут быть добавлены одна или более сухих сред. Среди соответствующих областей применения можно отметить, например, смешивание красок, кремов и косметических средств.
Указанный смеситель может быть назван комбинированным смесителем, обеспечивающим возможность как порционного, так и поточного смешивания. Кроме того, вариант выполнения с перемещаемым перфорированным кольцом обеспечивает дополнительную функцию смешивания, поскольку имеется возможность выбора смешивания с измельчением и гомогенизацией или без измельчения и гомогенизации более крупных частиц. Более того, вариант выполнения, содержащий соединение между сливным и заливным отверстиями резервуара и регулируемый клапан в указанном соединении, обеспечивает возможность частичного поточного/частичного порционного смешивания при опорожнении резервуара.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже приведено более подробное описание данного изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схематический вид известного смесителя,
фиг.2 изображает схематический вид известного поточного смесителя,
фиг.3 изображает разрез в аксонометрии смесителя, действующего в качестве порционного смесителя и содержащего резервуар и смесительный узел,
фиг.4 изображает разрез в аксонометрии смесителя, действующего в качестве поточного смесителя и содержащего резервуар и смесительный узел,
фиг.5 изображает схематический вид смесительного узла с перфорированным кольцом,
фиг.6а-с изображают схематические виды клапанного устройства,
фиг.7 изображает вид в аксонометрии смесительного узла, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца в первом положении,
фиг.8 изображает вид в разрезе смесительного узла, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца в первом положении,
фиг.9 изображает вид в аксонометрии смесительного узла, действующего в качестве поточного смесителя, при нахождении перфорированного кольца в первом положении,
фиг.10 изображает вид в разрезе смесительного узла, действующего в качестве поточного смесителя, при нахождении перфорированного кольца в первом положении,
фиг.11 изображает вид в аксонометрии смесительного узла, действующего в качестве поточного смесителя, при нахождении перфорированного кольца во втором положении,
фиг.12 изображает вид в разрезе смесительного узла, действующего в качестве поточного смесителя, при нахождении перфорированного кольца во втором положении,
фиг.13 изображает вид в аксонометрии смесительного узла, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца во втором положении,
фиг.14 изображает вид в разрезе смесительного узла, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца во втором положении,
фиг.15 изображает вид в разрезе смесительного узла при нахождении корпуса клапана в промежуточном положении,
фиг.16 изображает вид в разрезе другого варианта смесительного узла, и
фиг.17 изображает структурную схему смесителя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
На всех чертежах одинаковые или аналогичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций, поэтому в описании не приводится объяснение всех элементов для каждого отдельного чертежа/варианта выполнения.
Фиг.1 изображает известный порционный смеситель 100. Указанный смеситель 100 содержит резервуар 104 с рядом заливных отверстий 105 и сливным отверстием 106, расположенным в нижней части 107 резервуара 104, а также смесительный узел 108 с ротором 109, впуском 110 и выпуском 111. Изображенный вариант выполнения смесителя 100 содержит режущий инструмент 126, осуществляющий первоначальное измельчение твердой среды 3, размер частиц которой слишком велик для того, чтобы они сразу проходили через смесительный узел 108. На данном чертеже проиллюстрирован способ распределения потока среды в резервуаре. В средней части резервуара поток предпочтительно направлен вниз к выпуску 110 смесительного узла. Вблизи боковых сторон резервуара 104 поток направлен вверх. В поперечном сечении поток совершает в основном круговое перемещение. В изображенном варианте выполнения резервуар 104 содержит изоляционный кожух 127, теплообменник 128, расположенный между указанным кожухом 127 и резервуаром 104, вращающийся скребок 129 и емкость 131 для твердой среды 3. Теплообменник 128 может использоваться для нагревания или охлаждения среды 2, 3 в резервуаре 104 путем добавления соответственно горячей или холодной жидкости через подающую трубу 130. Скребок 129 используется для гарантии выполнения смешивания сред у боковых сторон резервуара 104 и отсутствия возгорания среды во время нагревания. Это особенно необходимо в случае сред с высокой вязкостью. Емкость 131 для твердой среды 3 обеспечивает достаточную подачу указанной среды в процессе работы.
Фиг.2 изображает известный поточный смеситель 200. Указанный смеситель 200 также содержит резервуар 204 с рядом заливных отверстий 205 и сливным отверстием 206, расположенным в нижней части 207 резервуара 204, и смесительный узел 208 с ротором 209, впуском 210 и выпуском 211. Изображенный вариант выполнения смесителя 200 содержит режущий инструмент 226, осуществляющий первоначальное измельчение твердой среды 3, размер частиц которой слишком велик для того, чтобы они сразу проходили через смесительный узел 208. На данном чертеже проиллюстрирован способ распределения потока среды в резервуаре. В средней части резервуара поток предпочтительно направлен вниз к выпуску 210 смесительного узла. Часть среды может быть выведена из резервуара 204 через соединение 220 и проведена обратно к резервуару 204 через одно из заливных отверстий 205, тогда как другая часть среды выводится через сливное отверстие 206 резервуара. В изображенном варианте выполнения резервуар 204 содержит емкость 231 для твердой среды 3, которая обеспечивает достаточную подачу указанной среды в процессе работы.
Фиг.3 и 4 изображают разрез в аксонометрии смесителя 1, действующего соответственно в качестве порционного смесителя и поточного смесителя. Смеситель 1 содержит резервуар 4 с рядом заливных отверстий 5 и сливным отверстием 6, расположенным в нижней части 7, и смесительный узел 8 с ротором 9, впуском 10 и выпуском 11. В указанном резервуаре 4 содержатся одна или более текучих сред 2.
Смесительный узел 8 показан содержащим смежное клапанное устройство 12 с корпусом 13. Указанное устройство 12 имеет впуск 14, сообщающийся с выпуском 17 смесительного узла, первый выпуск 15, сообщающийся со сливным отверстием 6, и второй выпуск 16, сообщающийся с впуском 33 в резервуаре 4.
Смеситель содержит соединение 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5 в резервуаре 4.
Изображенный вариант выполнения смесителя 1 показан без режущего инструмента, осуществляющего измельчение частиц, слишком крупных для прохождения через впуск 10 смесительного узла. Режущий инструмент может быть установлен в случае, если размер частиц требует его использования. Кроме того, в изображенном варианте выполнения смеситель 1 содержит вращающийся скребок 29, изоляционный кожух 27, теплообменник 28 с присоединенными к нему подающими трубами 30, емкость 31 для твердой среды 3 и паропроводный патрубок 32. Эти элементы являются альтернативными и их наличие в базовом варианте смесителя не обязательно.
Смесительный узел 8 обычно приводится в действие электродвигателем (не показан), установленным вне резервуара 4.
Для ясности смесительный узел 8 на фиг.5 изображен без клапанного устройства 12. Перфорированное кольцо 23 показано находящимся в двух его крайних положениях. В левой половине изображения перфорированное кольцо 23 показано в первом крайнем положении. В правой половине изображения перфорированное кольцо 23 показано во втором крайнем положении. Кольцо 23 имеет ряд проходов 24, размер которых соответствует требуемой степени гомогенизации среды. Данный чертеж иллюстрирует действие перфорированного кольца 23. Слева на чертеже крупные частицы измельчаются во время прохождения через проходы 24 в кольце 23. Справа на чертеже крупные частицы проходят через смесительный узел 8 без измельчения, поскольку не проходят через кольцо 23.
Кроме того, фиг.5 иллюстрирует круговой поток в резервуаре 4. Ротор 9 смесительного узла обеспечивает насосное воздействие, необходимое для создания этого потока. В изображенном варианте выполнения ротор 9 выполнен в виде круглого диска 34 с рядом лопаток 22 рабочего колеса, которые расположены на верхней стороне и проводят среду через ряд отверстий 35 в диске 34 при его вращении. Нижняя сторона диска 34 содержит другие лопатки 36 рабочего колеса, которые проводят среду в радиальном направлении от оси 18 вращения ротора.
Фиг.6а иллюстрирует принцип поточного смешивания или опорожнения резервуара 4, фиг.6b иллюстрирует принцип комбинированного смешивания, а фиг.6с иллюстрирует принцип порционного смешивания.
Клапанное устройство 12 выполнено в соединении со смесительным узлом 8. В изображенном варианте выполнения клапанное устройство 12 содержит корпус 13, впуск 14, совпадающий с выпуском 17 смесительного узла, первый выпуск 15, совпадающий со сливным отверстием 6, и второй выпуск 16, который открывается непосредственно в резервуар 4.
В изображенном варианте выполнения корпус 13 клапана перемещается коаксиально с осью 18 вращения ротора.
На фиг.6а корпус 13 показан находящимся во втором крайнем положении, в котором он перекрывает выпуск 16 клапанного устройства в резервуаре 4. В данном случае имеет место поток, проходящий через первый выпуск 15 из резервуара 4.
На фиг.6b корпус 13 клапана показан находящимся в промежуточном положении между двумя крайними положениями, в котором он частично перекрывает соответственно первый и второй выпуски 15, 16 клапана. При этом имеет место поток, проходящий как через первый выпуск 15, так и через второй выпуск 16. Часть среды остается в резервуаре 4, а другая часть выводится из него.
На фиг.6с корпус 13 клапана показан находящимся в первом крайнем положении, в котором он перекрывает первый выпуск 15 клапанного устройства. В данном случае имеет место поток, проходящий через второй выпуск 16 клапана, при этом среда циркулирует внутри резервуара 4.
Фиг.7-15 изображают тот же смесительный узел 8 в другом варианте выполнения. На данных чертежах корпус 13 и кольцо 23 показаны находящимися в различных положениях.
Смесительный узел 8 содержит ротор 9 с впуском 10 и выпуском 11. Во время работы ротор 9 вращается вокруг своей оси 18 вращения. Ротор выполнен в виде круглого диска 34 с рядом лопаток 22 рабочего колеса, которые расположены на его верхней стороне и проводят среду через ряд отверстий 35 в диске 34 при его вращении. На нижней стороне диска 34 выполнены другие лопатки 36 рабочего колеса, которые проводят среду в радиальном направлении от оси 18 вращения ротора.
Перфорированное кольцо 23, окружающее выпуск 11 ротора в одном своем крайнем положении, расположено коаксиально с осью 18 вращения ротора. Кольцо 23 соединено с перемещающим средством 25 в виде ряда стоек 37, проходящих через смесительный узел 8 за пределы резервуара 4, где они присоединены к приводу (не показан), который может перемещать кольцо 23 между двумя его крайними положениями.
Клапанное устройство 12 с корпусом 13, окружающим перфорированное кольцо 23 и выпуск 11 ротора в одном своем крайнем положении, смещено коаксиально относительно оси 18. Корпус 13 присоединен к удерживающему средству 19 в виде ряда стоек 38, проходящих через смесительный узел 8 за пределы резервуара 4, где они присоединены к приводу (не показан), который может перемещать корпус 13 клапана между двумя его крайними положениями.
Впуск клапанного устройства 14 совпадает с выпуском 17 смесительного узла. Первый выпуск 15 клапанного устройства совпадает со сливным отверстием 6 резервуара. Второй выпуск 16 клапанного устройства открывается непосредственно в резервуар 4.
Фиг.7 и 8 изображают вид смесительного узла 8, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца 23 в первом крайнем положении. Корпус 13 находится в первом крайнем положении, так что он перекрывает сливное отверстие 6 и обеспечивает возможность прохождения среды непосредственно в резервуар 4, в котором она циркулирует. При прохождении среды через перфорированное кольцо 23 происходит ее гомогенизация.
Фиг.9 и 10 изображают вид смесительного узла 8, действующего в качестве поточного смесителя, при нахождении перфорированного кольца 23 в первом крайнем положении. Корпус 13 находится во втором крайнем положении, так что он перекрывает второй выпуск 16 и обеспечивает возможность прохождения среды через сливное отверстие 6. При прохождении среды через перфорированное кольцо 23 происходит ее гомогенизация.
Фиг.11 и 12 изображают вид смесительного узла 8 при его действии в качестве поточного смесителя или во время опорожнения резервуара 4, при нахождении перфорированного кольца 23 во втором крайнем положении. Корпус 13 находится во втором крайнем положении, так что он перекрывает второй выпуск 16 и обеспечивает возможность прохождения среды через сливное отверстие 6. Гомогенизации среды не происходит, поскольку она не проходит через перфорированное кольцо 23.
Фиг.13 и 14 изображают вид смесительного узла 8, действующего в качестве порционного смесителя, при нахождении перфорированного кольца 23 во втором крайнем положении. Корпус 13 находится в первом крайнем положении, так что он перекрывает сливное отверстие 6 и обеспечивает возможность прохождения среды непосредственно в резервуар 4, в котором она циркулирует. Гомогенизации среды не происходит, поскольку она не проходит через перфорированное кольцо 23.
Фиг.15 изображает вид смесительного узла 8, действующего в качестве комбинированного смесителя, при нахождении перфорированного кольца 23 в первом крайнем положении. Корпус 13 клапана находится в положении между двумя крайними положениями, так что часть среды проходит через сливное отверстие 6, а другая часть среды проходит непосредственно в резервуар 4, в котором она циркулирует. При прохождении среды через перфорированное кольцо 23 происходит ее гомогенизация.
Комбинированное действие, проиллюстрированное на фиг.15, может обеспечиваться при нахождении перфорированного кольца 23 в обоих крайних положениях и в произвольном положении между указанными двумя крайними положениями.
Фиг.16 изображает клапанное устройство 12 в другом варианте выполнения изобретения, в котором перемещение корпуса 13 клапана осуществляется путем вращения. Изображенный смесительный узел 8 содержит ротор 9 с впуском 10 и выпуском 11. Ротор 9 вращается вокруг оси 18 с обеспечением воздействия его лопаток 22, 36 на среду, так что она начинает проходить от впуска 10 ротора по направлению к его выпуску 11.
Корпус 13 клапана выполнен с отверстиями или пазами, которые по количеству и размеру соответствуют отверстиям или пазам в перфорированном кольце 23. При повороте корпуса 13 во второе крайнее положение он закрывает отверстия или пазы в кольце 23. В этом положении происходит возрастание давления в перфорированном кольце. Клапан 38 может быть открыт в сливное отверстие 6, при этом среда выходит из указанного отверстия 6. При повороте корпуса 13 в первое крайнее положение отверстия или пазы в корпусе 13 располагаются в соответствии с отверстиями или пазами в перфорированном кольце, так что среда может проходить к резервуару 4, в котором она циркулирует. Корпус 13 может быть установлен в положение между двумя крайними положениями, так что часть среды выводится через сливное отверстие 6, а другая часть проводится обратно к резервуару 4.
Фиг.17 изображает структурную схему смесителя 1. Среда находится в резервуаре 4, в нижней части которого расположен смесительный узел 8. Указанный резервуар имеет сливное отверстие 6, соединение 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5. Данное соединение содержит клапан 21. Сливное отверстие резервуара содержит перекрытие 39. При достижении необходимого состояния смешивания среда выводится из резервуара 4 и направляется на дополнительную обработку, в данном случае - к изображенной емкости 43.
При работе смесителя 1 в качестве порционного смесителя среда циркулирует 40 внутри резервуара 4, а при работе смесителя 1 в качестве поточного смесителя среда циркулирует 41 за пределами резервуара. При опорожнении резервуара поток 42 предпочтительно выводится из резервуара.
Процесс работы порционного смесителя обычно включает следующие этапы, предполагающие, что смеситель 1 готов к работе и вычищен, и все среды 2, 3 также находятся в подготовленном состоянии:
- Корпус 13 клапана перемещают в первое крайнее положение, так что перекрывается соединение со сливным отверстием 6 (см. фиг.7 и 8).
- Перфорированное кольцо 23 устанавливают в первое крайнее положение, так что оно окружает выпуск 11 ротора (см. фиг.7 и 8).
- Резервуар 4 заполняют одной или более текучими средами 2.
- В зависимости от необходимости среды 2, 3 могут быть нагреты или охлаждены до работы, во время работы или после работы, если смеситель 1 снабжен предназначенным для этого устройством 27, 28, 30.
- Смесительный узел 8 приводят в действие, в результате чего в резервуаре 4 образуется поток, а также происходит смешивание и гомогенизация сред 2, 4.
- Возможно добавление дополнительных твердой и текучей сред 2, 3.
- Перфорированное кольцо 23 может быть перемещено во второе крайнее положение, так что оно не окружает выпуск 11 ротора (см. фиг.13 и 14).
- Возможно добавление частиц, не требующих измельчения.
- Корпус 13 клапана перемещают во второе крайнее положение, так что перекрывается соединение 16 с резервуаром 4 и открывается соединение со сливным отверстием 6 (см. фиг.11 и 12).
- После опорожнения резервуара 4 смесительный узел 8 выключают.
- Выполняют очистку резервуара 4.
Процесс работы поточного смесителя обычно включает следующие этапы, аналогичным образом предполагающие, что смеситель 1 готов к работе и вычищен, и все среды 2, 3 также находятся в подготовленном состоянии:
- Корпус 13 клапана перемещают во второе крайнее положение, так что перекрывается соединение с резервуаром (см. фиг.9 и 10).
- Открывают клапан 21 в соединении 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5.
- С помощью перекрытия 39 перекрывают сливное отверстие 6.
- Перфорированное кольцо 23 устанавливают в первое крайнее положение, так что оно окружает выпуск 11 ротора (см. фиг.9 и 10).
- Резервуар 4 заполняют одной или более текучими средами 2.
- В зависимости от необходимости среды 2, 3 могут быть нагреты или охлаждены до работы, во время работы или после работы, если смеситель 1 снабжен предназначенным для этого устройством 27, 28, 30.
- Смесительный узел 8 приводят в действие, в результате чего поток выходит из резервуара через соединение 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5 и возвращается обратно в резервуар 4. Во время этого процесса происходит смешиванием гомогенизация сред 2, 3.
- Возможно добавление дополнительных твердой и текучей сред 2, 3.
- Перфорированное кольцо 23 может быть установлено во второе крайнее положение, так что оно не окружает выпуск 11 ротора (см. фиг.11 и 12).
- Возможно добавление частиц, не требующих измельчения.
- Закрывают клапан 21 в соединении 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5.
- Удаляют перекрытие 39 сливного отверстия 6.
- После опорожнения резервуара 4 смесительный узел 8 выключают.
- Выполняют очистку резервуара 4.
В случае комбинированного действия смесителя процесс работы поточного смесителя обычно включает следующие этапы, аналогичным образом предполагающие, что смеситель 1 готов к работе и вычищен, и все среды 2, 3 также находятся в подготовленном состоянии:
- Корпус 13 клапана перемещают во второе крайнее положение, так что перекрывается соединение с резервуаром (см. фиг.9 и 10).
- Открывают клапан 21 в соединении 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5.
- С помощью перекрытия 39 перекрывают сливное отверстие 6.
- Перфорированное кольцо 23 устанавливают в первое крайнее положение, так что оно окружает выпуск 11 ротора (см. фиг.9 и 10).
- Резервуар 4 заполняют одной или более текучими средами 2.
- В зависимости от необходимости среды 2, 3 могут быть нагреты или охлаждены до работы, во время работы или после нее, если смеситель 1 снабжен предназначенным для этого устройством 27, 28, 30.
- Смесительный узел 8 приводят в действие, в результате чего поток выходит из резервуара через соединение 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5 и возвращается обратно в резервуар 4. Во время этого процесса происходит смешивание и гомогенизация сред 2, 3.
- Возможно добавление дополнительных твердой и текучей сред 2, 3.
- Корпус 13 клапана перемещают в положение между указанными двумя крайними положениями (см. фиг.15).
- Закрывают клапан 21 в соединении 20 между первым выпуском 15 клапанного устройства и заливным отверстием 5.
- Удаляют перекрытие 39 сливного отверстия 6 (см. фиг.17).
- После опорожнения резервуара 4 смесительный узел 8 выключают.
- Выполняют очистку резервуара 4.
В вышеописанном примере комбинированное действие применяется во время опорожнения резервуара 4, так что среда постоянно перемещается. Обычно это используется в случае сред, к которым добавляется загуститель.
Реферат
Изобретение относится к смесителям и может использоваться в пищевой и фармацевтической промышленности. Смеситель (1) предназначен для обработки одной или более текучих сред (2) и, при желании, одной или более твердых сред (3). Смеситель (1) содержит резервуар (4) с одним или более заливными отверстиями (5) и сливным отверстием (6), выполненным в нижней части резервуара (4), и смесительный узел (8), выполненный в нижней части резервуара. Смесительный узел (8) содержит ротор (9), впуск (10) и выпуск (11). Смесительный узел (8) также содержит клапанное устройство (12) с корпусом (13), впуском (14), который сообщается с выпуском смесительного узла (8), первым выпуском (14), который сообщается со сливным отверстием (6) резервуара, и вторым выпуском (15), который сообщается с впуском резервуара (4). Между первым выпуском (15) клапанного устройства и по меньшей мере одним из заливных отверстий резервуара может быть выполнено соединение (20). Технический результат состоит в обеспечении возможности одновременной циркуляции части среды и вывода части среды из резервуара. 6 з.п. ф-лы, 19 ил.
